Quelques rappels : 70% de l énergie primaire part dans la vaporisation de la rivière à raison de 1 m 3 d eau/s

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2 Quelques rappels : 1 - L électricité n est pas une source d énergie mais un vecteur énergétique, comme par exemple l hydrogène, qu il faut donc produire, 2 L électricité est produite à 85 % par voie thermique aujourd hui (fioul, gaz, nucléaire), donc avec un rendement de 30 à 40 % conduisant à un coefficient réel de conversion énergie primaire/énergie finale de 3,25 mais pris conventionnellement égal à 2,58. 70% de l énergie primaire part dans la vaporisation de la rivière à raison de 1 m 3 d eau/s Seule 30% de l énergie primaire est transformée en électricité

3 Quelques rappels : 3 Ce coefficient de conversion énergie primaire/énergie finale, traduit l efficacité avec laquelle l électricité est produite. Force est de constater que la production d électricité s accompagne de beaucoup de pertes, et c est pourquoi ce coefficient de conversion est si élevé. 4 Ce coefficient de conversion énergie primaire/énergie finale, n est pas négociable, comme cela a été envisagé au moment de l élaboration de la RT Il résulte de lois physiques, et de rien d autres. 5 Pour l améliorer il y a deux techniques : - récupérer la chaleur perdue des centrales thermiques, - recourir à la conversion directe (éolienne, PV, hydraulique) 6 Le changement climatique pourrait accélérer cette transition : les rapports les plus récents font état de difficultés à refroidir les centrales thermiques en 2030 ce qui se traduirait par un déficit de production d électricité pouvant aller jusqu à 20%!

4 Pourquoi réduire les consommations d électricité? 1 La production d électricité est toujours «sale» Produire plus d électricité, ce serait produire plus d effet de serre et/ou de déchets nucléaires. Produire de l électricité est malheusement presque toujours une activité «sale» ayant un fort impact environnemental.

5 Pourquoi réduire les consommations d électricité? 2 Les usages spécifiques de l électricité : 70 à 90 % de la consommation tous usages dans les BEPOS Envisager l avenir sous l angle de l efficacité énergétique concerne toutes les énergies sans exception. L électricité n échappera pas à cette règle. Dans les bâtiments de bureaux à très basse consommation, les usages spécifiques de l électricité représentent plus de 90 % de la consommation tous usages confondus. Ecole des Ponts et Chaussées Bâtiment «Descartes +» (bâtiment à énergie positive)

6 Pourquoi réduire les consommations d électricité? 3 L électroménager coûte 5 fois plus cher que le chauffage dans un BEPOS L électroménager coûte trois fois plus cher que le chauffage dans les logements construits aujourd hui, et 5 fois plus dans le passif ou les BEPOS

7 Pourquoi réduire les consommations d électricité? 4 Les usages spécifiques de l électricité sont la principale cause de surchauffes en été Dans les bâtiments très isolés, la consommation d électricité en été est la principale responsable des surchauffes. Cas de l immeuble «Damidot» à Villeurbanne (69)

8 1 Etat des lieux 1 Le logement

9 REMODECE+ Les appareils de froid : Étude des consommations Les réfrigérateurs

10 REMODECE Une forte hausse de la consommation des téléviseurs Le poste Audio-Visuel : Évolution de la consommation

11 REMODECE Les périphériques Le poste Audio-Visuel : Évolution de la consommation

12 REMODECE Répartition des consommations Le poste Informatique domestique Consommations dont veille 47 kwh/an

13 Consommation d électricité à usage spécifique dans les logements en France Valeurs moyennes mesurées (hors VMC) : 28 kwh el /m²/an, soit 72 kwh ep /m²/an Eclairage Cuisson LV LL Froid Informatique Audio-visuel Enertech

14 Influence de la consommation d électricité pour le chauffage : un très gros problème de pointe Puissance [MW] Très fort gradient dû au chauffage électrique Zone de non chauffage Niveau des besoins hors chauffage - 5 C C Température extérieure

15 1 Etat des lieux 2 Le tertiaire de bureaux

16 Consommation d électricité d un bâtiment de bureaux récent L exemple des mesures lourdes sur l hôtel du département du Bas Rhin à Strasbourg Enertech

17 Bilan des consommations d électricité de l Hôtel du Département du Bas Rhin avant intervention Enertech

18 Le bâtiment consomme plus d électricité quand il est vide que lorsqu il est occupé!!! Non déterminé Eclairage Divers Us. thermiques Ventilation Pompes Informatique Enertech

19 L éclairage Les usagers se plaignent de suréclairement Un tube sur deux a été retiré Ce que disent : - les utilisateurs, - la médecine du travail - les ophtalmologistes. il y a beaucoup trop de lumière!

20 La bureautique

21 La bureautique L ordinateur (UC + écran) Marche : E* activé : 7,2h/jour ouvré (1610h/an) Taux d utilisation : 43% E* désactivé : 14,5h/jour ouvré (3266h/an) Taux d utilisation : 21% Utilisation : 3,0 h/jour ouvré (686h/an) Conclusion : Marche : 17,8 h/jour ouvré (4004h/an) Taux d utilisation : 17%! les ordinateurs marchent mais personne ne les utilisent!

22 La bureautique

23 Les pompes et les ventilateurs 1 - Un bon circulateur ou un bon ventilateur ne peuvent pas, à eux seuls, conduire à de faibles consommations d électricité. La puissance par m 3 /h parfois imposée suppose certes un bon choix de machine, mais surtout une bonne conception des réseaux : Puissance électrique absorbée par le motoventilateur (ou pompe) : P el = D x ΔP / η où : - D : débit [m 3 /s] - ΔP : écart de pression totale aux bornes du ventilateur [Pa] - η : rendement du motoventilateur [-] Par ailleurs ΔP D 2 D où P el D 3 2 D où Puissance/Débit = ΔP / η Donc l installation consommera peu si : - les pertes de charge du réseau sont faibles (renvoie à un bon dessin) - le rendement du motoventilateur est élevé (renvoie à une bonne sélection)

24 2 Quelles pistes d amélioration? 1 Le chauffage des bâtiments

25 Principes de la pompe à chaleur : 1 La nature contient une formidable quantité d énergie dans notre environnement proche (eau, air, sol). Mais cette énergie n est pas à une température suffisamment élevée pour pouvoir nous chauffer.

26 Principes de la pompe à chaleur : 1 La nature contient une formidable quantité d énergie dans notre environnement proche (eau, air, sol). Mais cette énergie n est pas à une température suffisamment élevée pour pouvoir nous chauffer. 2 Il faut donc relever le niveau température de cette énergie. Pour cela on se souviendra que le niveau zéro de l énergie est à 273 C. Donc faire passer l énergie de 283 K (soit 10 C) à 308 K (soit 35 C) ne représente pas un effort important. Pourtant cela rend possible l usage de l énergie qui est en abondance dans la nature.

27 Principes de la pompe à chaleur : 3 La pompe à chaleur permet, grâce à un cycle thermodynamique astucieux, ce relèvement de la température d une énergie. Mais pour en tirer le meilleur parti il faut respecter certaines règles de conception.

28 Principe de la PAC Évaporateur Condenseur T f [ K] COP 8 1,5 T c [ K] PAC Air/Eau (T c et T f en K) L écart de température entre sources chaude et froide doit être minimum PAC Sol/Plancher chauffant (T c -T f )

29 En conclusion : 1 Une pompe à chaleur doit avoir un COP moyen annuel > 3 pour présenter un intérêt énergétique. 2 Pour cela il faut choisir - la température de la source froide (la nature) la plus élevée possible, - la température de la source chaude (l émission de chaleur) la plus basse possible, ce qui devient de plus en plus aisé au fur et à mesure que les bâtiments ont peu de besoins.

30 En conclusion : 3 La solution qui est la plus intéressante : puiser la chaleur dans le sol (T = 12 C) et utiliser un plancher chauffant à très basse température (25 C). Le COP vaut alors 7 ou 8. Donc pour fournir 8 kwh de chaleur, on en prend 7 dans la nature (renouvelable) et on utilise 1 kwh d électricité. A Ancône (Drôme), en logement social, une PAC sur nappe phréatique a conduit à un COP annuel moyen mesuré de 6,6 bien que l émission soit par radiateurs

31 Petit bilan carbone. Question : une pompe à chaleur utilise des fluides frigorigènes (R 407 c ou R 410 a) qui sont de redoutables gaz à effet de serre. Est-ce mieux ou moins bien qu une chaudière gaz à condensation du point de vue du changement climatique, avec une PAC très performante (COP > 5)? Réponse : en prenant tout en compte, les fuites de circuit et la non recyclabilité totale du produit, la PAC émet : - 15 fois moins de gaz à effet de serre que la chaudière sur sa durée de vie, à condition que l électricité soit produite par conversion directe (photopile, éolienne, hydraulique), - 5 fois moins de GES si l électricité est celle du réseau. Conclusion : avec une PAC très performante on peut à la fois réduire les consommations d énergie primaire ET les émissions de GES, la meilleure solution étant de coupler l installation avec une production photovoltaïque.

32 2 Quelles pistes d amélioration? 2 Electricité spécifique des logements

33 Réduire la consommation électrodomestique 1 En modifiant les comportements : - à l achat : se limiter aux appareils réellement utiles - à l usage : arrêter les appareils inutiles, couper les veilles, utiliser les appareils avec discernement, etc 2 En prévoyant à la construction (inter sur PC audiovisuel dans le séjour, etc) certains équipements permettant d accéder aux gisements d économie, 3 Par l adoption rapide de Directives Européennes très contraignantes sur le niveau de consommation des appareils mis à la vente,

34 2 Quelles pistes d amélioration? 3 Electricité spécifique dans le tertiaire (de bureaux)

35 Exemple : Améliorer l éclairage intérieur 1 Améliorer la qualité des sources lumineuses 2 Réduire le niveau d éclairement 3 Réduire la durée de fonctionnement 4 Etude de cas : bâtiment de bureau

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37 Petit rappel sur les tubes fluorescents performants Ballast ferromagnétique 14 W + 58 W = 72 W Tubes T8 Ballast électronique Peut aussi être «dimmable», donc servir au réglage Economie : 50% 5 W + 31 W = 36 W Tubes T5 - allumage franc - moindre puissance - durée de vie doublée - diminution puissance seulement 10% au lieu de 20 ADIL26

39 L éclairage Les usagers se plaignent de suréclairement Un tube sur deux a été retiré Ce que disent : - les utilisateurs, - la médecine du travail - les ophtalmologistes. il y a beaucoup trop de lumière!

40 Niveaux d éclairement / Réglementation 1 Code du travail article R : le seul texte qui s impose! LOCAL Voies de circulation intérieure Escaliers et entrepôts Locaux de travail, vestiaires, sanitaires Locaux aveugles affectés à un travail permanent Valeurs minimales 40 lux 60 lux 120 lux 200 lux 2 Arrêté du 01/08/06 (art.10) et modificatifs : accessibilité aux personnes handicapées Les dispositifs d éclairage doivent permettre d atteindre les valeurs suivantes : - 20 lux en tout point du cheminement extérieur lux en tout point des circulations intérieures horizontales lux en tout point de chaque escalier et équipement mobile - 50 lux en tout point des circulations piétonnes des parcs de stationnement - 20 lux en tout autre point des parcs de stationnement

41 3 Différencier la zone de travail et le reste du local Différencier Eclairage du local 150 Lux Eclairage de la «tâche» de travail A volonté jusqu à 3 ou 400 Lux Pas besoin de beaucoup de lumière pour aller de la porte au bureau! Chacun fait ce qu il veut sur la tâche de travail

43 Éclairage des circulations : Asservissement de l éclairage des couloirs des immeubles d habitation. Efficacité en terme de consommation électrique Systèmes à déclenchement manuel Minuterie électronique. Minuterie intelligente. Systèmes à déclenchement automatique Détecteur de présence. Détecteur dissocié du luminaire. Détecteur intégré au luminaire. Principe de mise en oeuvre Séparation des commandes par étage. + Réglage a minima des minuteries. Principe de mise en oeuvre Séparation des commandes par étage.

44 Détecteur de présence : Les principales technologies de détection. Détection par Infra-Rouge Type de détecteur le plus courant, le moins cher. Utilisé principalement dans les couloirs, les lieux de passage. Champ de détection obstrué par la présence d obstacles. Détection par Ultrason Meilleure détection que les détecteurs à infra-rouge. Utilisé principalement dans les couloirs, les lieux de passage. Détection à travers le verre et parois minces le détecteur peut être caché dans un faux-plafond ou dans un globe lumineux. Détection Acoustique Basé sur la détection des sons audibles (pas, voix) et inaudibles (ouverture de porte). Utilisé principalement dans les parkings, les cages d escalier. Détection efficace pour les grandes zones et en présence d obstacles réduction du nombre de détecteurs à installer.

45 Problème de mise en oeuvre La temporisation de sortie du champ de détection est une sécurité de fonctionnement pour l éclairage. Elle devrait donc être de quelques secondes. Absence de réglage des temporisations des détecteurs de présence Sas d accès ascenseur Les détecteurs ne sont généralement pas réglés du tout. Un détecteur avec une temporisation de 2 ou 3 minutes est pire qu une minuterie.

46 Exemple : Améliorer l éclairage intérieur 500 lux dans toute la pièce - tube T8, - ballast ferromagnétique, - luminaire standard. Faible niveau d éclairement global - tube T5, - ballast électronique, - luminaire à haut rendement. Consommation moyenne : 27 kwh el /m²/an Enertech P inst 20 W/m² Eclairage ponctuel à l aide de la lampe de bureau (ampoule fluocompacte) P inst 5 à 6 W/m² Consommation moyenne : 6 kwh el /m²/an + contrôle de fonctionnement

47 Exemple : Améliorer l éclairage intérieur Commande de l éclairage des parties communes et des sanitaires par détecteurs de présence. Un éclairage très performant (6 W/m²) basé sur : Une différenciation entre zone de bureau et tâche de travail (150/350lux). Gradation auto = f(lumière nat) Des tubes T5 + ballasts électroniques Une lampe de travail avec LBC. Enertech

48 Hôtel du Département Strasbourg Avant/après travaux Eclairage des salles de réunion

49 Hôtel du Département Strasbourg Avant/après travaux Eclairage des locaux à occupation intermittente

50 Hôtel du Département Strasbourg Avant/après travaux Eclairage des escaliers

51 Hôtel du Département Strasbourg Avant/après travaux Eclairage des parkings

52 Améliorer la bureautique - 85 % Consommation : 53 kwh/an Réduire la consommation de la bureautique d un facteur 20 grâce à : L usage généralisé des ordinateurs portables qui permet de passer de 400 kwh/an à 20 kwh/an par machine. La suppression des réseaux ondulés centralisés remplacés (qui fonctionnent en permanence en sous charge et à mauvais rendement) par des onduleurs dans chaque bureau.

53 Améliorer la ventilation Pour réduire la puissance électrique et la consommation d un ventilateur, il faut : * réduire le débit, donc rendre étanche le réseau. Mais aussi adapter le débit aux besoins réels, * réduire le ΔP, donc concevoir des réseaux en étoile, auto-équilibrés et à faibles pertes de charge, * augmenter le rendement du motoventilateur. Il existe trois pistes d amélioration : 1 - recourir à la variation de vitesse, et notamment aux moteurs à courant continu afin d améliorer le rendement à charge partielle (déjà disponible),

54 Améliorer la ventilation 2 - améliorer le rendement de transmission (poulies/courroies) grâce à la transmission directe, Transmission directe Aubage à réaction (performant) Aubage à action (pas très bon) 3 - améliorer le rendement des aubages, grâce à des profils d aube plus performants (aubages à réaction 20% meilleurs que les aubages à action).

55 Améliorer les pompes Les pompes à débit variable Il faut utiliser des pompes à débit variable ce qui permet une réduction importante de la consommation d électricité. Mais pour cela il faut que le débit puisse varier, donc que la régulation terminale se fasse par variation de débit et non de température. L avenir doit conduire essentiellement à améliorer le rendement des aubages qui est catastrophique sur les petites pompes, en ayant à l esprit que ce sont elles qui seront les plus nombreuses dans les bâtiments à faible consommation. Enertech

56 Pompes Programmation horaire Une seconde amélioration permettra

57 Améliorer la téléphonie Les téléphones IP : un nouveau poste important de consommation Les téléphones IP : de petits ordinateurs consommant chacun 5 W nuit et jour, auxquels s ajoute la consommation de l IPBX (autocommutateur). Solution intermédiaire : - un autocommutateur IPBX mutualisé (au lieu d un par entreprise), - l utilisation de «softphones», téléphonie assise sur les ordinateurs au lieu des postes IP. Il ne restera que 10 % de postes IP. Consommation de ces différents équipements : - téléphones analogiques : 0,25 kwh el /m²/an - téléphones IP : 5,3 kwh el /m²/an - softphone + 10% IP : 0,8 kwh el /m²/an Enertech

58 Travaux pas encore réalisés Economie actuelle d électricité : 33,7% - Future : 42% + 67% sur le gaz

59 Pourquoi réduire les consommations d électricité? Conclusion Il faut très vite : - lancer un plan d économie d électricité dans tous les bâtiments tertiaires, et d habitation. Le temps de retour est inférieur à 3 ans, et le gisement est de 30 à 50% des consommations initiales, - La thermique du bâtiment ne peut plus et ne doit plus aller plus en avant. Aujourd hui, 90 % des consommations sont dus aux usages spécifiques de l électricité. Il faut que l industrie progresse, et vite, sur la voie de l efficacité des usages et des systèmes de demain. C est urgent si on veut engager la transition énergétique!

60 Pour en savoir plus : (nombreux rapports de mesure téléchargeables gratuitement) Formation sur la Maîtrise de la Demande d Electricité :